温度控制系统技术方案

公开了一种生成用于温度控制系统的控制信号的方法。控制信号具有其中温度控制系统将被激活的“开启”状态和其中温度控制系统将被停用的“关闭”状态中的一个。该方法包括：根据目标温度和当前温度值来计算温度误差测量值。确定环境中的温度变化速率，并用于设置可变的误差阈值。该方法在连续的“开启”信号模式和脉宽调制(PWM)模式之间切换，其中输出信号包括根据PWM模型而交替的“关闭”和“开启”周期。开关根据温度误差测量值和可变误差阈值而发生。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】温度控制系统本专利技术涉及一种温度控制系统。具体实施例涉及环境供暖系统中的锅炉控制。家用环境供暖系统的常见示例包括由恒温器控制的中央供暖锅炉。当由恒温器测得的在环境中的周围环境温度低于设定的目标温度时，恒温器向锅炉发送供暖呼唤信号以激活锅炉。然而，传统的设计往往是不准确的。例如，由于供暖呼唤信号通常是二进制的，所以发生锅炉的连续激活直到达到目标温度。但是，在达到目标之后，供暖系统的余热输出可以继续对环境供暖而超出期望目标。结果，温度可能超过由用户设定的目标温度。在这样的不准确性本身对于用户是不理想的同时，低效的控制方案也会浪费能量并因此增加燃料消耗和运行成本。本专利技术寻求减轻与已知控制方案有关的一些问题。因此，在本专利技术的第一方面中，提供了一种生成用于温度控制系统的控制信号的方法(如权利要求1所述)，该控制信号具有“开启”状态和“关闭”状态之一，在“开启”状态中，温度控制系统将被激活，在“关闭”状态中，温度控制系统将被停用，该方法包括：接收针对温度受控的环境的目标温度的指示；接收基于环境中的当前温度的测量值而确定的当前温度值；根据目标温度和当前温度值来计算温度误差测量值；确定在环境中的温度变化速率；基于确定的温度变化速率来设置可变误差阈值；生成控制信号，其中所生成的控制信号在第一连续模式中包括基本上连续的“开启”信号，并且其中，在第二脉宽调制(PWM)模式中，按照PWM模型的输出信号包括交替的“关闭”和“开启”周期；并且根据温度误差测量值和可变误差阈值在第一模式和第二模式之间切换。该方法可以包括：如果温度误差测量值超过误差阈值，则以连续模式生成控制信号，和/或如果温度误差测量值低于误差阈值，则以PWM模式生成控制信号。因此优选将误差测量值计算为正值，其中相对较低的值表示小的误差，相对较高的值表示大的误差。然而，误差值的替代形式可以颠倒或以其他方式改变应用误差阈值的方式，并且这样的替代方案在本专利技术的范围内。该方法优选包括响应于确定需要温度控制而根据第一模式或第二模式生成控制信号，并且优选地进一步包括：当不需要温度控制时以第三模式生成控制信号作为基本上连续的“关闭”信号。是否需要温度控制可取决于控制信息或控制计划表(例如，用户是否已经配置温度控制为激活或停止)，和/或取决于当前温度和当前适用的目标温度。更具体地，该方法可以包括基于温度误差测量值来确定是否执行温度控制，优选地，其中，如果误差测量值超过预定的最小误差，则执行温度控制。该方法优选地包括基于多个温度测量值来计算温度变化速率。无论在何处提及温度测量值(除非上下文另有要求)，这些通常涉及在要对其进行温度控制的环境中测量的温度，并且可以是从温度感测部件接收的原始温度测量，或者可以是如本文别处所述进行预处理。该方法优选地包括在操作期间重复(通常周期性地)执行速率确定和阈值设置步骤以生成控制信号，优选地包括使用当前可应用的(例如最近设置的)误差阈值来选择连续或PWM模式，以生成信号。因此，速率确定和/或阈值设置可以在正常操作期间基本上连续地(或准连续地)发生，其中当前阈值影响模式选择，使得阈值应用随所确定的温度变化速率而动态变化。速率确定和阈值设置可以按相同的计算间隔或以各自不同的间隔重复。确定和设定步骤优选地(仅)在温度控制系统已经被连续地激活达预定时间段之后执行，优选地，其中，误差阈值被设定为在该时间之前的预定(例如固定的)值。优选地，基于对应于预定时间段的一组温度样本来计算(或估计)温度变化速率。计算温度变化速率可以包括应用曲线拟合算法来将曲线(例如，直线)拟合到该组温度样本并且从该曲线确定温度变化速率。温度变化速率的计算值可以另外被低通滤波。当确定的温度变化速率小于预定值时，该方法优选地包括将可变误差阈值设置为预定值，可选地为零。因此，当确定的温度变化速率小于预定值时，优选不使用PWM模式。这防止了当温度变化速率低时，PWM的应用(其延迟达到目标温度)。该方法可以进一步包括根据所计算的温度误差测量值从多个预定的PWM模型中选择PWM模型，每个模型定义用于控制信号的模型片段的序列，每个片段对应于“启动”信号状态或“关闭”信号状态；并基于所选PWM模型生成控制信号。该特征也可以作为本专利技术的独立方面来提供。因此，在本专利技术的另一方面中，提供了一种生成用于温度控制系统的控制信号的方法(如权利要求13所述)，所述控制信号具有其中温度控制系统将被激活的“开启”状态以及其中温度控制系统将被停用的“关闭”状态，所述方法包括：存储定义多个脉宽调制PWM模型的信息，每个模型包括用于控制信号的模型片段的序列，每个片段对应于“开启”信号状态或“关闭”信号状态；接收温度受控的环境的目标温度的指示；接收基于所述环境中的当前温度的测量值而确定的当前温度值；根据目标温度和当前温度值计算温度误差测量值；根据所计算的温度误差值来选择PWM模型；并基于所选的PWM模型生成控制信号。以下可选特征可以应用于本专利技术的上述方面中的任一个。每个模型片段可以对应于用于片段持续时间的预定的(可选地但不一定相等的)信号持续时间，生成步骤优选地包括针对所选择的模型的每个片段生成由PWM模型针对该片段所指定的“开启”或“关闭”输出信号。基于所选择的PWM模型生成控制信号优选地包括重复生成具有指定模型的信号，优选直到所选择的PWM模型改变或者直到信号生成模式改变为止(例如，根据上面提出的本专利技术的第一方面)。当温度误差测量满足用于以PWM模式下生成输出信号的一个或多个预定标准时，优选地执行选择和生成步骤。预定标准可以包括以下之一或两者：温度误差测量值满足或超过预定的最小误差，可选地为零；温度误差测量不超过或低于对于PWM操作的预定的最大误差。PWM操作的预定义最大误差优选地基于所计算的环境温度变化速率来动态选择，可选地如上所述。当以第一序列顺序(例如向前顺序)处理时，每个模型优选地以“关闭”周期开始，并且优选地以“开启”周期结束。生成优选地包括：如果当前测量的温度值接近目标温度，则以第一序列顺序应用模型，其中PWM模型的第一片段被定义为安装第一序列顺序的“开启”片段。该生成可以包括：当在过冲目标温度之后返回到PWM信号生成时，以第二序列顺序(优选地，第一序列顺序的逆向)应用模型，优选地，其中模型的第一个遇到的片段是按照第二序列顺序的“开启”片段。每个模型的模型片段可作为条目存储在列表或表格行(或其他线性排序的数据结构)中，该方法包括以第一或第二序列顺序对列表或表格行(或其它数据结构)进行索引。优选地，计算温度误差测量值包括：确定目标温度与当前温度值之间的当前温度差，温度误差测量值是基于当前温度差。计算温度误差测量可以包括：基于当前温度差和基于积分器项的贡献来添加贡献，积分器项优选地基于过去的温度差的总和。计算步骤可以包括仅当满足一个或多个预定更新标准时才将当前温度差添加到积分器项。优选地，该方法可以包括：如果温度误差(或其绝对值)低于预定阈值，则更新积分器，该预定阈值优选对应于PWM信号生成模式的阈值(例如根据上述本专利技术的第一方面)。该方法可以包括：如果目标温度已经降低并且测得的温度还没有下降到该降低的目标温度以下，则不更新积分器。该方法可以替代地或附加地包括(优选地在目标温度升高之后)在温度误差测量值本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种生成用于温度控制系统的控制信号的方法，所述控制信号具有“开启”状态和“关闭”状态中的一者，在所述“开启”状态中，所述温度控制系统将被激活，在所述“关闭”状态中，所述温度控制系统将被停用，所述方法包括以下步骤：接收针对温度受控的环境的目标温度的指示；接收当前温度值，所述当前温度值是基于在所述环境中的当前温度的测量所确定的；根据所述目标温度和所述当前温度值，计算温度误差测量值；确定在所述环境中的温度变化速率；基于所确定的温度变化速率，设置可变误差阈值；生成所述控制信号，其中所生成的控制信号包括在第一、连续模式中基本上连续的“开启”信号，以及其中在第二、脉宽调制(PWM)模式中，所述输出信号包括按照PWM模型的交替的“关闭”和“开启”周期；并且根据所述温度误差测量值和所述可变误差阈值，在所述第一模式和所述第二模式之间切换。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.07.09 GB 1512028.01.一种生成用于温度控制系统的控制信号的方法，所述控制信号具有“开启”状态和“关闭”状态中的一者，在所述“开启”状态中，所述温度控制系统将被激活，在所述“关闭”状态中，所述温度控制系统将被停用，所述方法包括以下步骤：接收针对温度受控的环境的目标温度的指示；接收当前温度值，所述当前温度值是基于在所述环境中的当前温度的测量所确定的；根据所述目标温度和所述当前温度值，计算温度误差测量值；确定在所述环境中的温度变化速率；基于所确定的温度变化速率，设置可变误差阈值；生成所述控制信号，其中所生成的控制信号包括在第一、连续模式中基本上连续的“开启”信号，以及其中在第二、脉宽调制(PWM)模式中，所述输出信号包括按照PWM模型的交替的“关闭”和“开启”周期；并且根据所述温度误差测量值和所述可变误差阈值，在所述第一模式和所述第二模式之间切换。2.根据权利要求1所述的方法，包括：如果所述温度误差测量值超过所述误差阈值，则以所述连续模式生成所述控制信号，和/或如果所述温度误差测量值低于所述误差阈值，则以所述PWM模式生成所述控制信号。3.根据权利要求1或2所述的方法，包括：响应于确定需要温度控制而根据所述第一模式或所述第二模式生成所述控制信号，并且优选地进一步包括，当不需要所述温度控制时以第三模式生成所述控制信号作为基本上连续的“关闭”信号。4.根据权利要求3所述的方法，包括：基于所述温度误差测量值，确定是否执行温度控制，优选地，其中，如果所述误差测量值超过预定的最小误差，则执行温度控制。5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，包括：基于多个温度测量值，计算所述温度变化速率。6.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，包括：在操作期间周期性地执行速率确定步骤和阈值设置步骤，以生成所述控制信号，优选地，包括使用最近设置的误差阈值来选择所述连续模式或PWM模式用于生成所述信号。7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，确定步骤和设定步骤是在所述温度控制系统已被连续激活达预定时间段之后执行的，优选地，其中，所述误差阈值被设置为在该时间之前的预定值。8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，基于与预定时间段对应的一组温度样本，计算所述温度变化速率。9.根据权利要求8所述的方法，其中，计算所述温度变化速率包括：应用曲线拟合算法将曲线拟合到所述一组温度样本并且从所述曲线确定所述温度变化速率。10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，包括：低通滤波针对所述温度变化速率的计算值。11.根据前述权利要求中任一项所述的方法，包括：当所确定的温度变化速率小于预定值时，将所述可变误差阈值设置为预定值，可选地为零，优选地，凭此当所确定的温度变化速率小于所述预定值时，不使用所述PWM模型。12.根据前述权利要求中任一项所述的方法，包括：根据所计算的温度误差测量值，从多个预定的PWM模型中选择PWM模型，每个模型定义针对控制信号的模型片段的序列，每个片段对应于“开启”信号状态或“关闭”信号状态；并基于所选的PWM模型生成所述控制信号。13.一种生成用于温度控制系统的控制信号的方法，所述控制信号具有“开启”状态和“关闭”状态中的一者，在所述“开启”状态中，所述温度控制系统将被激活，在所述“关闭”状态中，所述温度控制系统将被停用，所述方法包括以下步骤：存储定义多个脉宽调制PWM模型的信息，每个模型包括用于控制信号的模型片段的序列，每个片段对应于“开启”信号状态或“关闭”信号状态；接收针对温度受控的环境的目标温度的指示；接收当前温度值，所述当前温度值是基于在所述环境中的当前温度的测量所确定的；根据所述目标温度和所述当前温度值，计算温度误差测量值；根据所计算的温度误差测量值，选择PWM模型；并且基于所选择的PWM模型生成所述控制信号。14.根据权利要求12或13所述的方法，其中，每个模型片段对应于针对片段持续时间的预定的信号持续时间，生成步骤优选地包括针对所选择的模式的每个片段生成作为PWM模型针对该片段所指定的“启动”或“关闭”输出信号。15.根据权利要求12至14中的任一项所述的方法，其中，基于所选择的PWM模型生成所述控制信号包括：重复生成具有所指定的模型的信号，优选地直到所选择的PWM模型改变或者直到信号生成模式改变为止。16.根据权利要求12至15中任一项所述的方法，其中，当所述温度误差测量值满足用于对于在PWM模式下生成所述输出信号的一个或多个预定标准时，执行选择步骤和生成步骤。17.根据权利要求16所述的方法，其中，所述预定标准包括以下中的一者或两者：温度误差测量值满足或超过预定的最小误差，可选地为零；温度误差测量值不超过或低于对于PWM操作的预定的最大误差。18.根据权利要求17所述的方法，其中，基于所计算的所述环境中的温度变化速率来动态地选择PWM操作的所述预定的最大误差，优选如在权利要求1至11中任一项所述。19.根据权利要求12至18中任一项所述的方法，其中，当以第一序列顺序处理时，每个模型以“关闭”周期开始，并且优选以“开启”周期结束。20.根据权利要求12至19中任一项所述的方法，其中，生成包括：如果当前测量的温度值接近所述目标温度，则以第一序列顺序应用模型，其中，按照所述第一序列顺序，所述PWM模型的第一片段被定义为“关闭”片段。21.根据权利要求12至20中任一项所述的方法，其中，所述生成包括：当在过冲所述目标温度之后返回至PWM信号生成时，以第二序列顺序应用所述模型。22.根据权利要求20或21所述的方法，其中，每个模型的模型片段被存储为列表或表格行中的条目，所述方法包括以所述第一序列顺序或第二序列顺序对所述列表或所述表格行进行索引。23.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，计算温度误差测量值包括：确定所述目标温度与所述当前温度值之间的当前温度差，所述温度误差测量值基于所述当前温度差。24.根据权利要求23所述的方法，其中，计算所述温度误差测量值包括：基于积分器项的贡献并且基于所述当前温度差添加贡献，所述积分器项基于过去的温度差的总和。25.根据权利要求24所述的方法，其中，计算步骤包括：仅当满足一个或多个预定更新标准时才将所述当前温度差添加到所述积分项。26.根据权利要求25所述的方法，包括：如果所述温度误差(或所述温度误差的绝对值)低于预定阈值则更新积分器，所述预定阈值优选对应于PWM信号生成模式的阈值。27.根据权利要求25或26所述的方法，包括：如果所述目标温度已经降低并且测得的温度还没有下降到该降低的目标温度以下，则不更新积分器。28.根据权利要求25至27中任一项所述的方法，包括：(优选地在目标温度升高之后)仅在温度误差测量值已经在预定的阈值之内达预定的持续时间之后才更新积分器，并且优选...

【专利技术属性】
技术研发人员：约翰·马尔卡希，
申请(专利权)人：英国气体贸易有限公司，
类型：发明
国别省市：英国,GB